10月30日發(fā)出的《鄭興燦：中國城市污水處理工藝的歷史回顧與未來挑戰(zhàn)》一文因時效要求出現(xiàn)了部分錯誤。為方便讀者精準閱讀，特邀請鄭興燦老師對文章調(diào)整優(yōu)化，鄭老師對待學術(shù)的嚴謹認真令人敬佩。歡迎廣大讀者提出更多寶貴意見，這是我們前進的不竭動力。

中國城市污水處理經(jīng)過30多年的發(fā)展，特別是最近十年的快速發(fā)展，已經(jīng)擁有數(shù)萬技術(shù)人員，日處理能力達到1.5億立方米，取得的成績有目共睹。這段時期城市污水處理技術(shù)的發(fā)展是以引進、吸收國外技術(shù)為基礎(chǔ)的創(chuàng)新應(yīng)用過程。以下通過幾個片段，回顧一下中國城市污水處理事業(yè)的發(fā)展歷程。
 

我國城市污水處理發(fā)展及典型工藝流程

自上世紀80年代以來，污水處理工程建設(shè)飛速發(fā)展，尤其是1998年亞洲金融危機之后，朱镕基總理通過大量國債資金的投入來支持污水處理廠的建設(shè)。2008年，美國陷入金融危機，同樣給了建設(shè)污水處理基礎(chǔ)設(shè)施的機會，如果沒有這樣的危機，不管是領(lǐng)導(dǎo)還是地方政府部門，將更關(guān)注的是民生等其他事情，而現(xiàn)在，我國大部分的省市縣級上甚至到鎮(zhèn)的程度都已經(jīng)建設(shè)了污水處理廠。

1.我國城市污水處理廠數(shù)量劇增，規(guī)模偏小中型

首先，我國城市污水處理今后進一步發(fā)展會達到何種程度？1978年僅有37座污水處理廠，之后污水處理廠的數(shù)量不斷翻番，但是總體規(guī)模并沒有實現(xiàn)同步的線性增加，今后數(shù)量會繼續(xù)明顯增加，但處理規(guī)模的增加會比較有限。預(yù)計到2020年，我國城鎮(zhèn)污水處理廠數(shù)量會超過一萬座，日處理總能力達到2.0億立方米。從規(guī)模上來看，目前大規(guī)模的污水處理廠數(shù)量較少，中等規(guī)模的數(shù)量較多，主要規(guī)模集中在2到5萬立方米左右。

其次，我國城市污水處理采取了哪些工藝流程？從商業(yè)名稱上講，不少于一百種，但我們可以將其簡單歸為如下幾類，如A²/O與A/O、氧化溝、SBR、傳統(tǒng)活性污泥法等。按照環(huán)保部門的要求，污水處理廠的排放標準要逐漸提升。雖然對總氮的標準要求可能是不太合理的，但是從整體的國情和社會發(fā)展上來講，仍然會繼續(xù)促使其往高標準方向發(fā)展。

2.國內(nèi)不同時期的污水處理工藝

從技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用上講，我國污水處理廠的發(fā)展是比較早的。1926年，上海東區(qū)建設(shè)運行了污水處理廠，但是之后的60年里，我國建設(shè)的污水處理廠數(shù)量很少，僅在西安、太原、北京等地有少數(shù)嘗試。1984年建成投產(chǎn)的天津紀莊子污水處理廠，采用常規(guī)活性污泥法，這是我國污水處理廠發(fā)展的重要標志，它代表了常規(guī)活性污泥法在我國的大規(guī)模應(yīng)用。

城市污水處理廠的發(fā)展，包括其工藝的發(fā)展，跟社會、經(jīng)濟的發(fā)展密切關(guān)聯(lián)。例如，紀莊子污水處理廠，建成初期周邊全部為農(nóng)田與魚塘，到2000年的時候，周邊大量建筑開始建設(shè)。到2010年的時候，污水處理廠周圍都是高檔住宅區(qū)，使得污水廠的運行面臨來自社會的很大壓力，比如除臭，因此只能采用成本費用更好的技術(shù)方法或搬遷。這時期，也開始應(yīng)用一些最新技術(shù)，比如2002年使用化學混凝、砂濾和微濾膜技術(shù)進行再生水生產(chǎn)，2010年左右采用浸沒式膜濾改造了原先的砂濾系統(tǒng)，少部分還進行了反滲透處理。

國內(nèi)最早采用生物除磷脫氮（A²/O）的是廣州大坦沙污水處理廠一期工程。1987年中國市政工程華北設(shè)計研究院在無錫清揚污水處理廠進行A²/O工藝應(yīng)用試驗時，發(fā)現(xiàn)回流污泥硝酸鹽濃度明顯影響生物除磷效果及運行穩(wěn)定性。1988年，在設(shè)計建設(shè)泰安污水處理廠時，遇到同樣的問題。這個項目是跟奧地利合作的外國政府貸款項目，通過試驗研究后，確定采用AB法工藝，其中B端采用了我們自己開發(fā)的改良A²/O工藝流程，這個改進的工藝流程中，通過設(shè)置回流污泥反硝化段和進水多點分流，取得了很好的生物除磷脫氮效果，后來就一直以不同的池型構(gòu)造等方式來推廣應(yīng)用這樣的工藝流程，在許多污水處理廠得到應(yīng)用，因此，該工藝流程已經(jīng)成為我國主流的生物除磷脫氮工藝流程。

另外一個代表我國污水處理技術(shù)發(fā)展的，是邯鄲市東污水處理廠。該廠于1989年9月動工，1991年3月運行，在當時是比較熱門的一家污水處理廠，運行效果很不錯。但也存在一些缺陷，比如池容與設(shè)備利用率低，所以，在1995年，國家城市給水排水工程技術(shù)研究中心專門舉辦一場主題為氧化溝技術(shù)的討論會，請來世界上所有的氧化溝廠商做介紹。這次討論會帶來一個問題，那就是各類氧化溝技術(shù)在國內(nèi)遍地開花，影響了污泥厭氧消化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

1990年開始建設(shè)的青島海泊河污水處理廠，相對來講比較成功，設(shè)計規(guī)模是8萬噸/日～12萬噸/日，是我國第一座真正意義的AB法污水處理廠，進水濃度很高，有很強的污泥厭氧消化系統(tǒng)。而厭氧消化系統(tǒng)在運行過程中存在什么問題？那就是硫化氫含量非常高。但是該廠的沼氣驅(qū)動風機系統(tǒng)一直在運行，到目前為止都比較成功，節(jié)能降耗成效非常明顯。這個廠的B段后來做了一些工藝改造，但是（好象）A段仍在保持。

作為90年代具有代表性的青島李村河污水處理廠工程，于1994年設(shè)計，1998年開始運行。該廠的進水濃度比較高，所以如何達到比較好的標準？設(shè)計院最初提出采用AB法，后來，課題組和設(shè)計院考慮到未來污水處理廠的標準提升，尤其是沿海地區(qū)的排放標準；而且青島建設(shè)污水處理廠主要目的并不僅僅是解決環(huán)境問題，而是促進招商引資，德國人對環(huán)境質(zhì)量的要求很高，有這樣的污水處理設(shè)施，外資企業(yè)才會來投資。綜合以上背景條件，青島建設(shè)了那個年代很高出水標準的污水處理廠。

從技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用的角度來看，國內(nèi)的再生水技術(shù)和實際應(yīng)用還是比較早的，例如，2001年就進行了微濾膜和反滲透技術(shù)的工程應(yīng)用，跟新加坡是基本同步的。新加坡很關(guān)注膜技術(shù)的應(yīng)用，后來的發(fā)展很快，工程規(guī)模大，而我國現(xiàn)有的需求或者社會經(jīng)濟發(fā)展還沒有達到新加坡的程度，導(dǎo)致后來的發(fā)展不是很快，已經(jīng)明顯落后于新加坡，所以沒有形成國際影響力，因此失去了很重要的機會。好在近年來，國內(nèi)的膜技術(shù)及設(shè)備產(chǎn)品發(fā)展很快，工程應(yīng)用成效也相當明顯。

3.污水處理廠的提標改造案例

后面重點介紹2007年太湖水污染事件發(fā)生以后，如何針對太湖水污染問題對城鎮(zhèn)污水處理廠進行工藝改造。無錫蘆村污水處理廠，最初采用常規(guī)活性污泥法，后來采用A²/O工藝。2008年，太湖事件出現(xiàn)以后，采取具有回流污泥反硝化的改良A²/O工藝流程，部分曝氣池改造為活性污泥和生物膜組合的IFAS系統(tǒng)，強化冬季條件下的硝化和反硝化。由于提標改造沒有可用的新增用地，我們采取了這樣的復(fù)合系統(tǒng)和后續(xù)的機械過濾系統(tǒng)，都是國內(nèi)首次采用，生物池水力停留時間為10.4個小時，如果按照傳統(tǒng)的生物除磷脫氮工藝方法進行設(shè)計計算，則需要達到18個小時以上。

再說說青島團島污水處理廠的提標改造。該廠于1999年投入運營，進水超高濃度，特別是總氮，年平均80mg/L，高峰時段可達到120-150 mg/L，這樣的系統(tǒng)如何達到穩(wěn)定的生物除磷脫氮效果？這個廠原先就采用了改良A²/O工藝，在改造過程中，采取的工藝流程跟無錫蘆村類似，但是具體操作和采取的模式不太一樣。這是90年代建造的設(shè)施，從這個衛(wèi)星圖片上來看，我們把原先的一部分生物曝氣池改成投加懸浮填料的IFAS系統(tǒng)。

今后概念廠的理念要實現(xiàn)的話，這樣的進水水質(zhì)條件、這樣的項目，如果選為示范案例，可以起到帶頭的作用。另外一個重要案例是，天津津南污水處理廠規(guī)程，有強化除磷脫氮、污水再生利用、營養(yǎng)物的回收、污泥排液處理、污泥厭氧消化、綠色廠區(qū)設(shè)計等體現(xiàn)能源化、資源化和低影響開發(fā)理念的特征。

城市污水處理面臨的主要問題

現(xiàn)階段我們遇到如下幾個主要問題，一是在城市區(qū)域，必須要考慮整個排水系統(tǒng)。生活中會遇到不同的降雨事件，當特大暴雨的時候，不要考慮排水系統(tǒng)的好壞，而要解決洪水和內(nèi)澇問題；如果是暴雨，則要二者兼顧。一般的小雨、大雨，就必須納入到污水處理系統(tǒng)中，小雨時，只需要考慮污水管理；中雨時，還要考慮面源污染；大雨時，要考慮雨水利用與徑流污染控制。如果是暴雨，就要考驗內(nèi)澇控制。同樣，排水系統(tǒng)跟我們整個城市、地表、垃圾的管理都是密切相關(guān)。

另外，作為一個工程師，不僅要考慮技術(shù)，更要衡量經(jīng)濟。如果經(jīng)濟上不可行，技術(shù)上可行，也解決不了問題。

這是我們現(xiàn)在的污水處理廠出水排放標準，但是未來的標準還不清楚。

這里，概要總結(jié)一下城市污水穩(wěn)定達標處理的幾個主要影響因素：一是我國城市污水水質(zhì)水量波動非常大，包括季節(jié)性波動、區(qū)域的波動。二是城市污水的碳氮比普通偏低，受污水管網(wǎng)與工業(yè)廢水的影響。三是進水無機懸浮固體含量高，主要受排水體制與地表徑流污染的影響。四是污水處理系統(tǒng)中的污泥活性受工業(yè)廢水和冬季低溫的不利影響，這些都是重要因素。

這是我們?nèi)珖�一個平均水平，一方面，大部分污水處理廠進水中的泥沙量都比較高，另一方面，達到理想碳氮比的不到20%。在這個條件下，我們在建設(shè)一些新的污水處理廠時，逐漸考慮到的工藝流程，是初沉發(fā)酵+預(yù)反硝化（多級）改良A²O+外碳源+協(xié)同化學除磷。要達到一個很好的去除總氮的效果，現(xiàn)在通過實施外部碳源、也就是快速碳源，只需10分鐘，就能保證系統(tǒng)穩(wěn)定完整的運行。這樣的工藝流程的概念，就是剛才提到的津南污水處理廠的基本理念。

城鎮(zhèn)污水處理工藝的發(fā)展方向

最后談一下城鎮(zhèn)污水處理工藝的發(fā)展方向。工程界最關(guān)注的是如何進一步發(fā)展，活性污泥發(fā)生了什么變化？污水處理早先是考慮有機物去除，后來開始考慮氨氮，總磷，總氮，到現(xiàn)在開始考慮如何節(jié)省能耗物耗，這給生物池的池形構(gòu)造設(shè)計，推流、完全混合、循環(huán)流的流態(tài)選擇，混合曝氣設(shè)備的組合應(yīng)用，各種各樣工藝單元組合，開發(fā)與帶來了諸多的變革。自動控制系統(tǒng)，也從單臺設(shè)備到單元設(shè)備到工藝系統(tǒng)，再到智能監(jiān)控。

未來的技術(shù)發(fā)展，可能就是不同的組合，都可以有相應(yīng)的工程利用，比如說UF和RO技術(shù)，活性污泥和生物膜組合，MBR，主流厭氧氨氧化，污泥高濃度厭氧消化等等。作為目前一個工程實踐案例，天津津南污水與污泥處理廠就是采取這樣的模式——-城市污水氮磷深度處理，雙膜法高等級再生水，污泥部分包括高濃度厭氧消化，消化液進行磷酸鹽的回收，之后高氮氧沼液進行厭氧氨氧化，通過磷的回收系統(tǒng)可以減少藥劑的應(yīng)用。

考慮經(jīng)濟指標的時候，一定要從整個大系統(tǒng)考慮，不僅僅從單個因素考慮。目前津南的沼液厭氧氨氧化系統(tǒng)設(shè)計規(guī)模是日處理2000立方米，采取顆�；�模式，另外也在嘗試固定膜的模式。今后還可能在主流工藝里面進行應(yīng)用，其應(yīng)用的實際效果，我們不去追求百分百理想的效果，可以從10%開始增加，直到達到理想的結(jié)果。另外，厭氧技術(shù)也已經(jīng)不是以前的厭氧技術(shù)，許多技術(shù)有新的發(fā)展與提升。

總的來說，城市污水處理的技術(shù)發(fā)展導(dǎo)向，就是能源化利用、資源化利用、再生利用、高效低耗除磷脫氮。希望剛才講的理念在工程中能夠不斷地應(yīng)用，未來做出來就是世界上最好的工藝方案，最好的工程案例。